平时我们在查看某款数码相机评测的时候，总有个专业名词会频繁在文章里出现，它就是“解像力”英文为resolution，那到底何谓解像力呢？解像力的规范解释是数码相机的镜头对于被摄物体的点像的再现能力。
评测解像力的秘密
本文作者：轻飞羽.oo
本文发表于2004年《新潮电子》No.3，但标题已改为：“151 透视镜头背后的秘密——数码相机分辨率揭密”
笔者才疏学浅，如文中有错请指正！
Part 1：评测解像力的秘密
平时我们在查看某款数码相机评测的时候，总有个专业名词会频繁在文章里出现，它就是“解像力”英文为resolution，那到底何谓解像力呢？解像力的规范解释是数码相机的镜头对于被摄物体的点像的再现能力。通常我们的理解就是数码相机的镜头能够分辨出很细微的细节，而且越精细越好。的确，解像力好的数码相机拍摄的照片肯定是毫发必现般的清晰，反之较差的解像力则容易丢失许多肉眼可见的细节。
如今在这数码时代，评测一款数码相机成像质量优劣的时候，解像力的测试通常都是非常重要的一个环节，通常用来测试解像力最权威的工具就是如图1所示的ISO12233WG18标准测试卡，通过使用数码相机拍摄图中的各式黑白相间的横竖条纹，利用反差对比的概念来评估解像力的优劣。具体做法是让数码相机以恒定的分辨率拍摄逐渐变细的黑白条纹图表，然后在电脑中运行看图软件使用10～50倍甚至更高倍数的放大效果来观察所拍摄的画面。
注：本文所有图片均可点击放大。
一般来说观察时的放大倍数越高，且黑白线之间的界线越分明，我们就可以理解为这台数码相机的解像力越好。虽然现在很多测试者都不采用这种目测方法，而换用在Photoshop中使用“魔棒”工具点选拍摄图片得到测试结果，但实际上测试的原理都是一样的，为了能把问题说明清楚，笔者依然使用最直观的目测法给大家讲解。如图2所示的是图1中某部分的黑白条纹图表，分别把图中左边的1、2、3位置放大10倍、20倍、30倍观察后，得到了右边1、2、3位置上的放大缩略图，从图中我们可以体会出，线条越是紧密时黑白色反差也就越小，图像右1的黑白线还清晰可见，到了右2就少许出现了模糊，最后的右3图像混沌一片，这时黑白反差已经衰减到了全部变成灰色，不容易分辨出黑白线条来，我们就可以理解为数码相机的解像力到了极限。故我们常听到解像力达到50线、100线这种数值表示，指的就是画像上1mm的宽度中，可以清晰完整的再现出黑白条纹的线数。说到这里很多读者或许会问那么解像力究竟和数码相机内那些部分的结构有密切关系呢？接着往下看吧。
解像力与镜头的关系 一
Part 2：解像力与镜头的关系
在这一节内容开始之前，笔者首先要驳倒一个观点，那就是很多数码爱好者都认为传统银盐相机镜头的解像力要好于数码相机镜头的解像力，其实这个观点很大程度上只是人们的思维定势，是错误的。原因首先要从数码相机的影像传感器——CCD说起。
如图3所示为CCD影像传感器尺寸与普通银盐胶卷面积的对比图，从图中可见传统胶卷的尺寸要比主流CCD大几十倍，因此当胶卷拍摄出的物体同样要被CCD清晰完整的映射出来的时候，这就要求配合CCD的镜头有比起配合胶卷使用的镜头具有更强的解像力。为什么这么说呢？根据CANON数码相机技术白皮书的解释，我们先来看如图4所示的银盐相机的解像力示意图。
图中的意思是在一定的焦距情况下拍摄黑白条纹测试图，来评估银盐相机的镜头解像力，得到的结果是在胶卷底片1mm的宽度里，镜头摄取了50组黑白线条，达到了50线的解像力。再来看如图5所示的数码相机镜头的解像力示意图，图中反映的是一块面积为6.4mm×4.8mm的200万像素的CCD，使用1600×1200的最大分辨率拍摄图4测试银盐相机的同一场景，得到的结果是在1mm的宽度中CCD上约有250个像素点，折算出该镜头的解像力为125线。
解像力与镜头的关系 二
实际上这很容易就能想象的出来，让我们试想一下，CCD面积相对胶卷面积大大缩小的同时，CCD到镜头的距离和胶卷到镜头的距离对比起来也要短很多，但是数码相机要摄取刚才银盐胶卷所要记录的50组黑白线条，而且要保证影像的完整和高清晰度，那么数码相机的镜头分辨出远处极其细小物体的精度要求会更高，这样才能让CCD感知到。简单的说就是数码相机的镜头分辩远处物体的能力要比传统相机用的镜头强很多，但并不是说传统相机上的镜头在数码相机上使用时拍摄出的图片就混沌一片，而是由于CCD尺寸和与镜头间距等一些列原因，使得现在很多传统相机上使用的镜头装上数码相机使用后广角端都会多多少少有一定的缩水，这点就是最明显的表现，这个不属于本文范畴就不作讨论了。
在数码相机生产过程中，当一款镜头的光学特性按整机的设计效果被确定之后，中间只要不出现严重的制造失误，那么量产出的该镜头的本身素质应该是基本相同的，解像力水平当然也基本相当，那为什么同一型号的数码相机的解像力水平有时也存在着看似很大的个体差异呢？是不是除了单单的镜头之外，解像力还与其他部分有着巨大的关系呢？回答是肯定的。
解像力与CCD的关系 一
Part 3：解像力与CCD的关系
数码相机的解像力水平并不完全因采用的镜头的固有素质而决定，相比之下CCD到镜头的这个距离要比镜头内部镜片的研磨工艺，以及排列顺序显得尤为重要。接下来可就是本文的重点了。（注：本文仅对消费级数码相机讨论，单反相机由于机理结构不同故不适用本文）
先让我们来看看CCD是怎么与镜头衔接的，如图6所示为从后面观察的一个安装好CCD的镜筒组件完成品，可见CCD作为影像传感器先被焊接在金属片上，接着使用螺丝钉穿过金属片固定在镜筒的后面，但它并不是与镜头紧密结合的，两者之间衔接的空隙都完全由图中的三颗螺丝的松紧来决定。为什么不把螺丝都全部拧紧呢，这样的CCD在拍摄中不是容易晃动吗？说得没错，原因是镜筒组件的完成品必须先在工厂模式下检测解像力水平是否达到设计效果的规格范围，若不符规格需要进行相关的调试。
解像力与CCD的关系 二
现在笔者就把大家十分好奇的在工厂内部的解像力调试过程向大家介绍一下，首先讨论软件程序的测试步骤，如图7所示为某品牌数码相机在工厂模式下解像力测试软件的界面截图，界面中为一个存在于检测仪器内部的模仿ISO12233WG18标准测试卡部分结构的一个测试面板，通过软件来定位选择需要测试的位置。
如图中编号所示此时软件的五个位置分别对应测试的是①CCD左下方的水平解像力，②CCD左上方的水平解像力，③CCD右上方的水平解像力，④CCD右下方的水平解像力，⑤CCD中心的水平解像力，我们从图中还可以看到，除了现在提到的水平方向上的解像力测试外，这五个位置旁都有对垂直方向上解像力测试用的黑白间隔条纹的图表，也就是说一般都事先编排好测试的步骤，比如先测试五个位置的广角水平解像力，接着测试各自的广角垂直解像力，再测试各位置上的长焦水平解像力，最后测试长焦垂直解像力。由于关系到生产效率的原因，没有办法把CCD划分若干区域来逐个测试其解像力水平，当然这也是最为理想的情况，因此就只能把CCD划分为这五个大的区域，代表了CCD整个面积上的重点位置来进行相关测试，只要保证了这五个重点位置的解像力素质就从而保证了CCD整体的解像力水平在标准规格范围内。
工厂内部测试软件的作动过程 一
现在来解说工厂内部测试软件的作动过程，运行软件前先把镜筒组件固定在检测仪器上，并给整个镜筒加电，主要是给CCD供电，如果该镜头为伸缩镜头的话，也给镜头马达供电，接着镜头就正对着测试仪器中的图7里提到的测试面板取景，在CCD上成像后直接输入软件，测试工程师可以直观的察看解像力水平，并且软件也会自动判定该镜筒组件的解像力优劣，最后在电脑屏幕上给出结果，规格范围内的显示OK，反之则NG。如图8所示的是观察测试过程中的软件界面截图。
先对软件的主体部分做四点解释：①为软件测试的CCD通道方向。CH-0表示CCD的中心方向，也就是正在测试图7中的⑤位置黑白条纹图表，CH-1表示CCD的左下方，测试图7中的①位置图表，以此类推各通道与图7中一一对应。需要说明的是在测试过程中并不是一个通道一个通道的测试，而是五个通道同时并行测试，同步传输测试数据。
②为解像力规格值表。测试中各通道数值在不断变化，如果有某一通道或多个通道超出规格范围的话，软件就会用红色数值（数值有正负之分）提醒测试工程师注意，在稍后需要调整CCD与镜筒间的位置并再次测试直到规格值重新变成白色，调整的方法会在下文讲解。
③为解像力测试进度条。进度条的颜色与各通道的标号颜色相对应，如CCD中心通道为红色的“CH-0”它的进度条颜色就是红色，以此类推。在测试过程中五个进度条的推进速率如果相当，且回到初始位置的速率也差异很小的话，表明该镜筒组件素质较高。如果其中有一条无论是推进还是回落的速率都明显滞后或者超前的话，那么对应的在②中规格值表中的数值必然是红色。
工厂内部测试软件的作动过程 二
④为解像力结果曲线。红色曲线对应的是CH-0通道，也就是CCD的中心方向的解像力曲线，依此类推各颜色通道对应相同颜色曲线。因为CH-0为中心通道所以解像力最好，其他颜色的曲线都应包含在红色曲线内，至少波峰应该在红色曲线内，如果其他颜色曲线的波峰高出红线或者在红线外都属于不良品。由这个曲线图反映出的结果，我们就能很方便很直观的解释为什么数码相机在对焦时中心聚焦总比边缘聚焦好，因为镜筒组件的解像力水平在制造时就已经定下了这样的规格，CCD四个顶角区域的解像力和对焦水平永远不可能超越中心区域。
我们都知道CCD就相当于人眼中的视网膜，如果成像在CCD前后都会引起解像力不良，通常我们看上去就像是图像模糊，我们也会说是对焦不准，上文也提到了解像力不良时需要调整CCD与镜筒的间距，这里就简介一下大致方法。如上图6所示，CCD上三颗固定螺丝分别对应CCD四个顶角中的1、3、4位置，当图8界面中的规格值表对应的某个通道出现红色数值时，就需要调整对应的某个顶角上的螺丝。比如CH-1通道红色数值为“＋”说明图6中1号螺丝比较紧需要拧松，反之“－”时拧紧，如果是CH-0通道为红色“＋”数值的时候，因为它是CCD的中心通道，这就表明CCD整体都靠近镜筒，需要把三颗螺丝都拧松，最后调整完成需要固定CCD与镜筒位置，防止拍摄是CCD晃动。总之调整的工作是异常繁琐的，大多数校调工作都交给仪器来完成，因此厂商需要提高制造工艺水平，保证有足够的良品率是异常重要的。
在本文的结尾，笔者要提醒各位数码爱好者，要好好爱惜你的爱机，尤其是使用伸缩镜头的用户，在不使用时要装入口袋或者相机包内，千万不要让镜头撞击到硬物导致CCD与镜筒位置偏移，造成解像力下降或成像模糊的故障。
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